SMT印刷工艺

SMT印刷工艺

SMT印刷工艺

印刷工艺涉及的辅料和硬件 2.1 PCB ,2.2 钢网 ,2.3 锡膏 ,2.4 印刷机

印刷工艺的调制和管制

1、概述： 锡膏印刷是把一定的锡膏量按要求印刷分布到PCB（印制线路板）上的过程。它为回焊阶段的焊接过程提供焊料，是整个SMT电子装联工序中的第一道工序，也是影响整个工序直通率的关键因素之一。

2、印刷工艺涉及的辅料和硬件：模板,锡膏印刷是个复杂的工艺系统，是多种技术的整合。 印刷效果的好坏与以下的因素有关：PCB基板、钢网、锡膏、丝印机（包括刮刀）

2.1 PCB基板：

对PCB 的要求，应：

a.尺寸准确，稳定,整个PCB板应平整，不能翘曲，否则会造成钢网和刮刀的磨损，出现其他印刷缺陷，如连锡；

b.MARK点的尺寸及平面度，亮度需要稳定，否则影响印刷识别；

c.设计上完全配合钢网模板，如焊盘 小，钢网厚钢网开口小，造成不能脱模或脱模不良；c和模板能有良好的接触，这要求阻焊层避免高于焊盘，焊盘的保护层也要平坦；

d.适合稳固的在丝印机上定位；

e.阻焊层和油印不影响焊盘；

PCB的布局，在设计许可的情况下，尽量把重要元件如BGA，FINE PITCH元件居中布局，这样不至于因钢网在印刷时受力微变形而影响印刷的精确性。这对于有间隙印刷影响较大。

45°角方向可提高QFP的印刷质量，印刷方向上开口距离越大越好印，印刷效果越好。45 °印刷的方向对两方向PAD相同，印刷均匀性好。

2.2 钢网

2.2.1外框及钢网张力

a 钢网边框：材料可选用空心铝框或实心铝框，公司目前标准网框为边长为736+0/-5mm的正方形（29*29英寸），网框的厚度为40±3mm。小网框为边长为584+0/-5mm的正方形（23*23英寸），网框厚度为30±3mm。网框底部应平整，其不平整度不可超过1.5mm。因绷紧钢网张力较高，一般要 求 在 30N/mm2以上，它必须承受这样高的张力,以及印刷机的夹紧压力, 否则，会造成钢网位置的偏移,或者因外框变形造成钢网不能绷紧，印刷 时不能紧贴PCB的表面，造成锡膏渗漏到钢网下面。

b张网用丝网及钢丝网：丝网用材料为尼龙丝，其目数应不低于100目，其最小屈服张力应不低于40N。钢丝网用材料为不锈钢钢丝，其目数应不低于100，其最小屈服张力应不低于45N。 张网用的胶布，胶及填充MARK点用的胶： 胶布使用铝胶布，所用的胶（张网用的胶及填充MARK点用的胶）应不与清洗钢网用的清洗溶剂(工业酒精，二甲苯等反应）

c PCB居中要求：PCB中心，钢片中心，钢网外框中心需重合，三者中心距最大值不超过3mm。PCB，钢片，钢网外框的轴线在方向上应一致，任两条轴线角度偏差不超过2°。

2.2.2 钢网材料和厚度

钢网钢片材料选用不锈钢板，其厚度为0.1-0.3mm（4-12mil ）。钢网厚度取多少，原则是不造成少锡或过锡。一般来说主要考虑IC情况，不同的IC脚距对应不同的钢网厚度范围；钢网太薄，会造成少锡虚焊等缺陷，太厚，会造成不能脱模或脱模不良或连锡，锡珠等缺陷；制成的钢网表面须平坦，光滑，厚度误差在可接受范围内。

钢网MARK点的要求：

为使钢网与印制板对位准确，钢网B面上需制作至少两个MARK点，钢网与印制板上的MARK点位置应一致。如PCB为拼板，钢网上需制作至少四个MARK点。一对对应PCB辅助边上的MARK点，另一对对应PCB上的距离最远的一对（非辅助边上）MARK点。 对于激光制作的钢网，其MARK点采用表面烧结的方式制作。 对于采用蚀刻法制作的钢网，其MARK点采用半蚀刻的方式制作，蚀刻深度为钢片厚度的一半。蚀刻后的MARK点采用黑色AB胶填充，边缘应清晰易辩，填充后的表面应光滑整齐，且与钢网表面齐平。 MARK点的灰度应达到一定的标准 ，否则会造成不能识别或识别误差。

2.2.3钢网开口

1）PCB识别点质量不好出现较多是因为识别点的镀锡层被部分氧化，氧化部分在被设备识别时会在光亮的识别点中间出现部分暗点，当图象处理系统分析识别点中心坐标时就会受到氧化点的影响而将识别点的中心找偏，而引起印刷偏位。出现这种情况现场通常的处理方法是用布沾酒精将氧化层清除掉。

2）钢网识别点质量差引起偏位是另外一种和识别点相关的偏位现象，出现这种问题的根本原因是我们的识别点涂色的质量不好，在钢网使用过程中被钢网自动清洁机构长期清洁而将涂上的胶水部分损坏，现场的处理方法一般是用色笔将识别点的半刻孔涂黑，然后用透明胶纸将其盖好，这样处理存在一个问题，用透明胶将涂黑识别点盖住，会在PCB和钢网之间产生一个间隙，引起膏过后，如果不用胶纸盖住，钢网清洁机构很快将会将涂黑的识别点损坏。对这一问题的彻底解决方法是要求钢网供应商改进识别点的制作工艺。

3.3.2填锡和刮平：

刮刀带动锡膏刮过钢网的图案区，在这一过程中，必须让锡膏滚动和良好的填充，其影响因素与锡膏的粘度，剪切力，颗粒度大小及钢网开口设计有关，这是印刷工艺中品质控制的关键因素之一。当锡膏的粘度，颗粒度大小及钢网开口设计已优选定型，印刷效果就与 刮刀硬度、刮刀压力、刮刀速度、印刷间隙、钢网质量、刮刀质量、清洁效果等有关而且这些影响印刷相互关联，综合影响印刷效果。

3.3.2.1刮刀硬度 刮刀硬度对印刷厚度，印刷后的形状的影响是比较大的，反映到我们公司就是钢刮刀和胶刮刀的区别。在相同的印刷压力下，用钢刮刀锡膏厚度会偏高，锡膏厚度的均匀性会比较好。用胶刮刀锡膏厚度会越低（挖掘现象），印刷的厚度也不均匀。

3.3.2.2刮刀压力 压力的参数跟刮刀的长短和PCB的长度等有关,压力应适中.压力太低,造成刮不干净,印锡厚度超标准,同时钢网与 PCB可能贴合状况不一致,印锡厚度会不均匀;太大,刮刀与钢网摩擦太大,降低它们的使用寿命。刮刀压力对印刷厚度的影响是和刮刀硬度有关的，对于硬度较大 的刮刀，刮刀的压力对印刷厚度的影响相对较小，而对与硬度较小的刮刀，由于压力越大刮刀能够挤入网孔程度越大，所以锡膏厚度也就会越低。所以对于钢刮刀调整压力对调整锡膏厚度的贡献是有限的 。一般 以刮刀刮过stencil而网上没有残留的paste则压力合适。强调压力的原因是：如果压力过大，则锡膏会被挤到钢网的底下，容易形成锡球和桥接等。

3.3.2.3刮刀速度 刮刀在模板上刮锡膏的速度也是影响锡膏厚度的一个重要因素。一般而言，速度快，给予锡膏的剪切力会越大，在触变特性的作用的情况下，锡膏的流动性会较好，填充较好，但填充时间又会短，同时高速印刷会降低paste粘度 ，会减少焊盘上的paste量，如果paste含固量较小，则印刷后金属量小，焊点会很小，则板子的问题会增多。同时刮刀速度和刮刀压力也存在一定的转换关系，即：降低所以刮刀速度对印刷效果而言是一个综合作用的结果。通常印刷速度低会得到较好的印刷结果，对高速要试验看结果。

3.3.2.4印刷间隙 印刷间隙对印刷厚度也有较大的影响，尤其在钢网张力较大，刮刀压力相对不是很大是，钢网与PCB之间印刷间隙的设置能够增加印刷的高度。通常我们都不会用增加间隙来提高锡膏的厚度，一般印刷间隙都设置为0。 钢网上贴胶纸调整钢网的开孔大小或者保护识别点都会影响到PCB和钢网之间的间隙而影响的锡膏的厚度，使粘贴胶纸附近的锡膏厚度偏高。

3.3.2.5钢网质量和刮刀质量 由于钢网在刮刀的压力和推力下长期使用将会改变钢网平整度和网的绷网张力，当钢网本身平整度不好，会出现印刷的锡膏厚度一致性比较差。刮刀在钢网上长期摩擦，会被钢网孔的刃口磨成很多高低不平的小缺口，当出现这种情况以后，刮刀就无法将钢网的锡膏刮干净，而在刮锡膏的方向留下锡膏条纹。有锡膏残留下的焊盘上的锡膏就会厚度偏高。刮刀上一般有一层光滑耐磨的镍合金.要关注刮刀的磨损情况,如有镀层掉落时应更换刮刀,否则会加速钢网的磨损;应注意刮刀不能长期处于大压力的工作状态.一般处理这种问题方法就是定期的更换不良刮刀。

3.3.2.6 钢网的清洗 由于锡膏使用过程中，锡膏会向钢网孔下渗透，当钢网清洁效果差时，生产一段时间以后就会在钢网下表面钢网开孔周围残留一圈锡膏残留物，这一圈残留物将会在此后的印刷过程中影响锡膏的厚度，使该开孔对应的锡膏厚度增加，同时易造成连锡，的厚度，使该开孔对应的锡膏厚度增加，同时易造成连锡。 焊后出现锡渣，锡珠。所以保养的时候加强对钢网清洁机构的保养和状态检查，重点检查钢网清洁架上的塑料清洁刮刀片（为易损件）以及真空吸嘴是否堵塞，确保钢网清洁机构能够正常工作，保证清洁效果。每隔一定时间对钢网进行一次手工清洁。

3.3.2.7刮刀角度: 目前不需手工调整刮刀的角度,但应注意异常情况.一般刮刀在运动时 的角度在

60---65度.在这种角度下,刮刀与锡膏的接触面积适中,可以产生良好的滚动,同时又能保持对锡膏的流动压力,使其有良好的填充效果.角度太大,滚动压力会不够,角度太小,会造成滚动不好,刮不干净锡膏。

3.3.3 释放 印好的锡膏由钢网口中转移到PCB的焊盘上的过程，良好的释放可以保证得到良好的锡膏外形。通常，钢网越薄，焊盘越大/宽，释放越容易，相反亦然。目前，细间距QFP，BGA的钢网开口锡膏释放的问题正是我们印刷的瓶颈。 锡尖和锡塌陷 产生锡尖和锡塌陷因素比较多，如脱模速度、脱模距离、钢网孔侧壁光洁度、锡膏黏度等。在钢网和锡膏得到控制的情况下， 锡尖和锡塌陷产生的原因通常时因为锡膏脱模不好，特别是在细间距的情况下。印刷机为了改善锡膏脱模，一般都有脱模速度、脱模距离控制的功能。在细间距情况下，建议脱模速度为：0.1mm/s～0.3mm/s,有的机器还有振动功能，以帮助脱模。根据情况，增加脱模距离，保证脱模完成后且与钢网有一段距离后，TABLE才会加速下降。这样才会避免因脱模过快和太早加速下降而形成负真空而产生锡尖和锡塌陷。

良好的锡膏印刷质量需满足的要求：

为保证表面贴片元件焊点的可靠性，焊盘上所漏印的锡膏需满足三点要求：正确的位置、良好的外形、合适的锡量。

一）正确的位置：锡膏必需印刷在焊盘内，且不能出现连锡，焊盘外不能有锡膏存在。

二）良好的外形：锡膏表面高低差小于一个锡膏的厚度,不能出现拉尖、塌陷、缺锡、多锡等现象。

三）合适的印锡量，锡膏覆盖面积A必需大于钢网开孔面积的90%；锡膏厚度C理论值为（钢网厚度.025)+/-0.025mm，其实际控制范围根据单板检验科的SPC管制图得出。

1.2 细间距/普通间距：依贴片元件的最小引脚间距，将PCBA分成两类：细间距/普通间距。细间距对应贴片元件最小引脚间距小于或等于0.5mm。贴片元件最小引脚间距大于0.5mm为普通间距。对于单引脚器件，钢网开孔宽度小于或等于0.2mm也可归入细间距。

回流炉炉温程序设定操作指导书

一）目的和适用范围： 指导工程师如何设置炉温参数。

二）设定原则：

1 锡膏温度曲线的要求如下：

1 ) 预热温度为110˙C—150˙C,持续时间为120到180秒;